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作为现代无线通信、导航、射电天文、遥感等领域中十分重要的电子器件,相控阵天线在各行各业的应用十分广泛。如果平面广角扫描相控阵天线能实现更大扫描范围的覆盖,则可以减小相控阵天线的体积并降低生产成本。惠更斯超表面是近年来新提出的高效人工电磁表面。它通过改变表面上每个单元的等效电导纳和等效磁阻抗来独立地更改单元的传输幅度和传输相位。它是一种低损耗,低成本,易于加工的超表面形式,通过适当的相位分布构建,可以有效地改变电磁波的传播方向。因此,本文克服了传统球形天线罩体积大不宜加工的缺点,以牺牲部分最大辐射方向为代价,将惠更斯超表面与相控阵天线相结合,以增加相控阵天线的扫描范围。首先,本文介绍了惠更斯超表面的设计原理以及相控阵天线的改变辐射方向的原理。在分析的过程中发现相控阵天线的辐射的电磁波与平面波相似,因此可以用广义斯涅耳定律分析梯度相位超表面对相控阵天线辐射方向的影响。因此,本文提出了改变相控阵天线辐射角度的两种方法:1.利用广义斯涅耳定律中入射角与折射角的非线性关系改变相控阵天线扫描范围;2.利用梯度相位超表面对电磁波对折射能力与机械旋转相结合改变相控阵天线扫描范围。仿真结果表面这些方法均具有扩大的相控阵天线扫描范围的能力。然后,本文设计了一种在TM(Transverse Magnetic)波-40°到40°斜入射下保持透射系数稳定的线极化惠更斯单元,并设计成梯度相位超表面透镜用于改变一维扫描相控阵天线辐射角度。仿真结果表明按照第一种方法,梯度为dΦdx=40°10mm的惠更斯透镜能够将68°相控阵天线的扫描范围扩大16%,按照第二种方法,梯度为dΦdx=40°10mm的惠更斯透镜能够将±34°相控阵天线的扫描范围扩大116%。最后,本文设计了一种在TM波-30°到30°斜入射下保持透射系数稳定和TE(Transverse Electric)波-15°到15°斜入射下保持透射系数稳定的双极化惠更斯单元,并设计成梯度相位超表面透镜用于改变二维扫描相控阵天线辐射角度。仿真结果表明按照第二种方法,梯度为dΦdx=50°23mm的惠更斯透镜能够将±20°相控阵天线的扫描范围扩大120%。